某县黄土覆盖层—泥岩基底型滑坡形成机理和成灾模式初探

张 鑫

（山西省地质勘查局二一二地质队，山西 长治 046000）

1 概述

某县近年来经济发展迅速，工业场地建设不断加大投入，随着人民对出行便捷性的要求，县内道路建设也日渐增多。由于某县总体二叠系、三叠系出露的山区面积占比较大，选址往往较为困难，因此大部分的建设工程都沿着河谷两侧建设，往往难以避免地会出现切坡现象。山前沟谷大多通过自然堆积形成了覆盖层较薄的山前土质斜坡，由于人工切坡，坡脚被截断，大量泥岩基底出露，形成了黄土覆盖层—泥岩基底型斜坡，由于应力向截断的坡脚集中，形成了较为典型的黄土覆盖层—泥岩基底型滑坡。本文通过归纳某县此类滑坡的特征及分布规律，对黄土覆盖层—泥岩基底型的形成机理及成灾模式进行探讨研究。

2 黄土覆盖层—泥岩基底型特征及分布规律

2.1 滑坡特征

某县黄土覆盖层—泥岩基底型滑坡的特征受地形地貌影响较大，主要分布于剥蚀侵蚀山区的山前堆积地带，边坡的坡度存在一定的差异，一般坡度在30°～50°之间，个别超出这个范围。该区黄土滑坡主要发育在人类活动而产生的削坡区域。

2.1.1 表部变形破坏特征

此类滑坡微地貌特征主要表现在滑坡体上的树木歪斜，滑坡滑动后形成大的二级平台等现象。前缘滑体受到牵引向前滑动，后缘多形成错台形式。此类后缘常出现垂直滑向的裂缝，并且形成台阶状地形，滑坡体两侧可见羽状裂缝分布，滑坡舌部可见放射状裂缝。

表面形态通常可划分为椅子形、舌形两种。舌形：以龙头村东200m滑坡为例，滑坡体上部较小，下部较大，显现出上部薄下部厚的长条形，中部凸起，两侧略低，形似舌状，这种形态主要是因为坡体在降雨等非人工因素扰动下，向下滑移，形成的特征。椅子形：以友仁村滑坡为例，滑坡后壁呈现弧形，滑坡体顺滑动方向滑动距离较小，上小下大，形成一个二级平台，形似一把椅子，这种形态与其道路修建时切坡有一定的关系。

滑坡后壁坡度一般在35°～70°之间，平面上往往呈圈椅状，壁高从两边向中间递增，滑坡后壁经常可以见到铅直方向的擦痕，后壁往往暴露出泥岩基底，能够明显看风化破碎的泥岩、砂质泥岩，其中充填有大量的松散粉土、粉质粘土。

滑坡前缘凸出部分大多形如舌状，也称为滑舌，一般延伸至沟谷中，滑体多数由于暴雨导致其重度增加，因此滑动刚结束后，前缘滑舌土体多为饱和软塑状。

2.1.2 滑坡纵断面特征

某县此类滑坡纵断面上的形态主要是由滑面控制的，滑面将整个滑坡的纵断面分为两部分，即滑面上部和滑面下部，结合以下实例进行阐述。

友仁村滑坡位于法中乡友仁村西圪塔组，滑坡体长95m，宽450m，厚约2m，分布面积为42750m2，体积85500m3，坡向71°，总体坡度50°，小型滑坡。滑坡滑体组成物质为Q3黄土，在滑动的影响下原始结构遭到破坏，结构紊乱。滑面形态近似弧形，埋深约2m，滑带为强风化的T2er砂岩碎块，厚约0.5m，十分破碎。该斜坡于2015年6月在连续降雨后发生滑动，造成公路损毁，该滑坡体产生的主要原因是边坡的开挖，形成较陡的直立面，开挖使得边坡前沿内力汇聚，当时未进行防护措施，在多日的降雨影响下，坡体黄土饱水后自重增加，滑动面上土体下滑力渐渐地大于抗滑力，致使滑坡发生。

该滑坡的纵断面形态为近似折线型，外形如长椅状，滑坡体上部受拉张裂隙的控制，形成长70～100m，宽10～20m的平行裂缝，裂缝走向垂直于坡向。类似断面形态的滑坡体在某县比较常见。

2.1.3 滑坡结构及滑带（面）特征

此类滑坡结构与其所处地带的结构相同，滑坡体在运动过程中，内部物质之间相互作用，结构改变巨大，与原有结构截然不同，只是地层没有变动。在黄土覆盖层—泥岩基底型滑坡中，一般滑体为松散黄土，滑带由比较破碎、风化强烈的泥岩充填黄土组成，滑带下部为较为完整的泥岩。滑坡的滑动带（面）形状一般不规则，根据调查某县此类滑坡的滑动面形状主要是折线型、直线型，这与此类滑坡的土岩特征息息相关，该类滑坡滑体主要是坡积形成的黄土覆盖层，因此大多数岩土接触面剖面形为折线型与直线型的，这与纯粹的黄土层内滑坡的滑面有本质上的不同。

2.2 分布规律

2.2.1 空间分布规律

由于黄土覆盖层—泥岩基底型滑坡的特殊物质组成，此类滑坡多发于在剥蚀侵蚀低中山区及剥蚀侵蚀中山区的沟谷两侧，这类基岩山区中的大型集镇、村庄及道路多沿河谷地段修建，因此导致大量的公路、民用及工业建设项目均在沟谷谷坡坡脚修建，因此不可避免地产生大量切坡形成的高陡边坡，由于谷坡坡脚因为切坡失去支撑，应力向坡脚集中，上部岩土体失去支撑，导致滑坡的产生。

2.2.2 时间分布规律

根据统计历史上发生过的此类滑坡发现，该类滑坡大多都是由人类工程活动引起的，表现出在人类历史时期，滑坡、崩塌在人类活动强烈的时期相对集中。主要是不合理的人类工程活动破坏了此类斜坡的原始谷坡结构，使斜坡应力向切坡的位置集中，稳定性降低，产生崩塌、滑坡等地质灾害。

灾害与降雨强度成正相关性，在单位时间内降雨强度大的时期相对集中。

3 黄土覆盖层—泥岩基底型滑坡形成机理研究

3.1 地形地貌因素

某县地貌类型多样，但此类滑坡多发育于剥蚀侵蚀低中山区及剥蚀侵蚀中山区，剥蚀侵蚀低中山区广泛分布于县境中部、南部，面积1226.7km2，占全县总面积48.1%。由石炭—二叠—三叠系砂岩、泥岩组成。海拔在1000～1700m之间，山坡陡峻，沟谷下切,沟谷呈“V”型谷或“U”型谷，靠近中部河谷区沟谷切割较浅，较开阔，属于新构造运动上升区。剥蚀侵蚀中山区主要位于县境北部、东北部,面积586.7km2，占全县总面积23.0%。由石炭—二叠—三叠系砂岩、泥岩组成。海拔在1200～2000m之间，山坡陡峻，沟谷下切，多呈“V”型谷，属于新构造运动上升区。这两类地貌分布大量的边坡，而这些边坡在大自然的各种内外力作用下经常发生不同形式的破坏，形成黄土覆盖层—泥岩基底型滑坡地质灾害。

3.2 地层岩性及岩土体结构

该类滑坡的滑体主要是第四系松散黄土，下部滑床一般为（P+T）泥岩。上部土体具大孔隙，柱状节理发育，是较好的透水层。滑床主要是泥岩，泥岩节理、裂隙发育，但强度较黄土高，相较于上部松散的黄土，隔水能力较强，是相对的隔水层。以下结合实例进行阐述：

以马兰沟滑坡隐患为例，该滑坡岩土结构为滑体是山前坡积的Q4黄土松散层，下部滑床P2s泥岩。这种二元岩土体结构是非常有利于滑坡产生的。由于上部坡积物十分松散，大孔隙、节理发育，导致降雨时雨水易沿着节理向下入渗，在岩土体结合面处入渗程度减小，不断泥化滑带土（主要是强风化的泥岩充填粉质粘土、粉土），导致在岩土接触面上形成饱水带。这一接触面土体易侵水软化，处于压剪应力状态，构成潜在的滑动带。在重力的作用下，土体不断向下滑动，后缘拉张裂隙不断扩大，最终滑体与原始坡体脱离，形成滑坡。

3.3 结构面

某县控制此类滑坡的结构面类型主要是基覆界面，此类结构面主要是上部松散黄土与泥岩接触形成的全风化、强风化带，节理裂隙发育，岩体破碎，泥质含量高，力学性能差，抗剪强度低，遇水易软化，并且导致入渗的雨水在该面上形成滞留，造成上部土体与其的摩阻力降低，抗滑力下降，打破了极限平衡状态，形成滑坡。

3.4 人类活动

由于某县是典型的山区县，因此村庄及公路多沿着河谷两侧进行建设，在村庄及公路建设过程中不可避免地对谷坡进行削坡处理，削坡高度10～30m不等，削坡后将原始斜坡切割为陡立型。原始斜坡应力处于稳定或平衡状态，抗滑力大于下滑力，人工削坡后应力平衡状态打破，应力向坡脚集中，增大了斜坡发生滑坡的可能性。当斜坡随着开挖深度的增加，坡体结构的完整性逐渐变好，而且坡体由于开挖卸荷后的应力重分布，导致边坡上部形成张力带，产生卸荷拉裂缝，上部土体被切割，滑体在重力作用下具有沿基覆界面向临空面滑移破坏的趋势，形成滑坡。

3.5 降雨与地下水

在雨季，大气降水一部分通过地表径流的方式对坡面进行冲刷，另一部分渗入坡体，坡体内泥岩是相对的隔水层，地下水聚集，滞留于泥岩上部，时间不断推移，导致泥岩泥化，形成软弱面。上部土体在降水入渗后其重度明显增加，在重力作用下，斜坡岩体沿软弱结构面发生剪切、卸荷、拉裂等方式的破坏，从而发生滑坡地质灾害。

4 黄土覆盖层—泥岩基底型滑坡成灾模式

某县黄土覆盖层—泥岩基底型滑坡根据其成灾模式的不同可分为两大类，高速型、低速型。高速型滑坡变化速度较快，难以预防，低速型滑坡发生时则相对较为缓慢，比较容易防治。本节将通过选取部分实例对其成灾模式进行细分探讨。

4.1 快速错落式滑坡（高速型）

快速错落式滑坡多发育在高陡的均质黄土边坡地带，多数为新滑坡，主要由人类活动引起。它的主要特点是垂直位移大于水平位移，且滑距较短。滑坡发生地带水位一般在坡脚以下，滑面通常为非饱和状态，即滑坡从开始滑动到停止整个过程，都未产生孔隙水压力。当滑体错落后，由于水分的散失，可能会变成负孔压，致使其滑距较短。下文以友仁村滑坡为例，详细阐述此类滑坡的成灾模式：

法中乡友仁村滑坡（FZ040h）是一个典型的快速错落式滑坡。该滑坡位于山脊的一侧，该坡体总体坡度50°，坡宽450m，坡高65m，该斜坡于2015年6月在连续降雨五日后发生滑动。从图1滑坡实测剖面可以看出，滑坡的地层组成：上部2m厚的Q4黄土，下部P2s泥岩夹砂岩。滑坡发生之前，在坡脚处修路开挖，未进行防护。滑体落下来停在坡脚处，根据历史调查情况，堆积体长3m、宽110m、厚2m。滑坡造成部分公路损毁，滑体滚落的碎石滑动入西侧法中河内，并且激起了较大的水花，这说明当时滑体下滑速度很快。斜坡的不合理开挖是导致滑坡的主因，但滑坡发生也受到降雨因素的影响。快速错落滑坡一般发生的是脆性破坏。坡脚开挖可能使边坡处于临界状态。降雨入渗后，滑带土浸润后泥化，降低了滑体与滑床之间的粘结力，加上上部土体雨水入渗后饱和，土体的重度增加，在重力的影响下，形成滑坡。

图1 友仁村滑坡实测剖面

4.2 浅层蠕动型滑坡（低速型）

某县大面积为剥蚀侵蚀山区，沉积了巨厚的紫红色、灰绿色砂岩与泥岩互层，第四纪晚期地壳抬升，泥岩遭受侵蚀，形成了沟壑纵横的地貌，在泥岩之上沉积了厚度不大的黄土。黄土披覆泥岩之上。由于泥岩较黄土隔水，因此在泥岩、砂质泥岩顶面形成隔水带，地下水汇集于沟谷底部，形成冲蚀槽，随着冲蚀槽的扩大，其两侧的黄土向沟谷中间蠕动，在沟谷两侧形成蠕动型滑坡。该类滑坡随着沟底侵蚀作用的进行而不断向外扩展。平面上看范围大，可扩展至沟谷的边缘，但厚度不大，以砂岩顶面为界。下文以算盘沟村滑坡为例，详细阐述此类滑坡成灾模式：

算盘沟村滑坡（CSQ067h）是一个典型的浅层蠕动型滑坡。该滑坡位于山脊的一侧，该坡体总体坡度35°，坡宽65m，坡高23m。该滑坡体所处地貌为一处典型的山前堆积的黄土斜坡，这种黄土—泥岩二元结构是造成滑坡的最主要因素。从图2滑坡实测剖面可以看出，滑坡的地层组成：上部平均2.5m厚的Q4黄土，下部P2sh泥岩，产状228°∠25°，滑面平均倾角25°，前部较后部缓，该斜坡于2013年9月连续降雨后发生滑动。根据历史调查情况，当时滑体滑落下来，大面积涌入一户院墙内，将其院墙推到，并且之后还有不断的土体涌入，当时未清理时堆积体长3m、宽25m、厚2m。

图2 算盘沟村滑坡实测剖面

根据当地老乡介绍，该处滑坡在滑动前三年，坡顶耕地处就能看到明显的下错裂缝的痕迹，这表面该处滑坡的变形是缓慢蠕动变形的，在不断地向下蠕变过程中，后缘拉张裂缝不断开裂，导致滑体与母体脱离，待大量雨水入渗后，土体的重度增加，并且滑带土泥化降低了滑体与滑床的摩阻力，滑体从临界状态迅速变化为失稳状态，形成滑坡。

5 结论

可以看出，某县黄土覆盖层—泥岩基底型滑坡主要特征有平面形态为舌型、剖面形态为折线型，滑体为黄土、滑床为泥岩、滑带为风化碎屑充填粉土、粉质粘土。该类滑坡的产生主要受地形地貌、地层岩性、结构面、降水等因素控制，其成灾模式主要是低速型及快速型，因此可采用不同的风险管控措施进行防治。